[發明專利]微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710138715.7
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106929702B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 張新疆;宋峰;陳華章;戴中奎
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C1/10
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王闖

一種微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料及其制備方法。制備方法包括：將氧化石墨烯水體分散液、鈦粉以及水合肼混合后依次進行冷凍、干燥升華以及燒結。其中，氧化石墨烯水體分散液的質量濃度為8.5?15mg/mL。每50mL氧化石墨烯水體分散液對應混合21?172g鈦粉。該方法容易操作，工藝簡單，成本低，周期短，易于工業化生產，應用前景廣闊。制備得到的復合材料組織容易控制且穩定性好。碳化鈦增強相在鈦基體中分散均勻性良好，具有微米和納米雙重尺度，界面結合較好，無明顯缺陷。

技術領域

本發明涉及金屬材料粉末冶金領域，且特別涉及一種微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料及其制備方法。

背景技術

顆粒增強鈦基復合材料具有高比模量、高比強度以及良好的耐高溫、耐磨損等性能，其在汽車、航空航天、體育器件中有著廣泛的應用及前景。碳化鈦增強材料具有多種優異的性能特點，如：較高的熔點和密度，化學性質穩定，高強度，耐磨和耐腐燭等性能。目前，碳化鈦顆粒以其穩定的復合結構、良好的增強效果，已成為顆粒增強鈦基復合材料的優選增強劑之一。然而，增強顆粒作為影響復合材料性能的重要因素，其晶粒尺度大小扮演著重要作用。在已知的碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料現有制備技術中，自生碳化鈦增強顆粒為單一微米級或單一納米級，微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料未有任何報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料的制備方法，其容易操作，工藝簡單，成本低，周期短，易于工業化生產，應用前景廣闊。

本發明的另一目的在于提供一種微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料，碳化鈦增強體在復合材料內分散均勻性良好，具有微米和納米雙重尺度，且界面結合較好；得到的復合材料硬度和抗壓能力良好，材料組織容易控制，穩定性良好。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

本發明提出一種微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料的制備方法包括：將氧化石墨烯水體分散液、鈦粉以及水合肼混合后依次進行冷凍、干燥升華以及燒結。其中，氧化石墨烯水體分散液的質量濃度為8.5-15mg/mL。每50mL氧化石墨烯水體分散液對應混合21-172g鈦粉。

本發明提出一種微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料，其通過上述制備方法制備得到。

本發明微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料的制備方法的有益效果是：通過控制氧化石墨烯水體分散液的質量濃度以及鈦粉和氧化石墨烯水體分散液的使用比例能夠有效地在后續燒結中生成復合材料。同時采用冷凍干燥升華去除水和水合肼，防止了石墨烯的團聚，保證了溶液的分散度，便于鈦粉和石墨烯均勻的分散，為后續高效率的制備高純度的復合材料提供必要的基礎。該制備方法整體操作簡單，工藝簡單，成本低，操作周期短，易于工業化生產。制備得到的復合材料中的碳化鈦顆粒增強體在基體中的分散均勻性好，具有微米和納米雙重尺度，界面結合較好，無明顯缺陷。該復合材料硬度和抗壓性能優異，且材料組織容易控制，穩定性好，并可根據實際需要調配增強體含量，應用前景廣闊。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發明實施例1制備得到的微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料的微觀組織圖；

圖2為本發明實施例2制備得到的微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料的微觀組織圖；

圖3為本發明實施例7制備得到的微納雙尺度碳化鈦顆粒增強鈦基復合材料的微觀組織圖。

具體實施方式